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浅谈供配电系统的技术措施实现节能减排

时间:2013-9-11 13:39:43来源:本站 点击:

 

【摘要】本文主要从变压器节能、线路损耗、功率因数、谐波抑制等方面分别阐述如何进行电气节能。对提高电能质量、节能减排等起到促进作用。【关键词】供配电系统;损耗;负荷;节能一、变压器节能变压器是供配电系统电能传输中重要的设备,变压器在转送电力的过程中会产生电能损耗,而且在整个供配电系...
【摘要】本文主要从变压器节能、线路损耗、功率因数、谐波抑制等方面分别阐述如何进行电气节能。对提高电能质量、节能减排等起到促进作用。
【关键词】供配电系统;损耗;负荷;节能
一、变压器节能
变压器是供配电系统电能传输中重要的设备,变压器在转送电力的过程中会产生电能损耗,而且在整个供配电系统的电能损耗中所占比例比较大,因此合理选择和配置变压器,将其损耗降到最低是电气节能中非常重要的一个环节。
电力变压器的有功损耗计算公式可按下式计算
ΔW=P0t+PKβ2τmax
式中:P0 -空载损耗(kW);PK -额定负载损耗(kW);β-平均负载系数
t-变压器全年运行时间(h);τmax-最大负荷损耗小时(h)。
可见,变压器损耗主要与P0、PK、β及t等有关,为达到变压器节能的目的,可从以下几方面着手:
(1)选择新型节能变压器,如S11型、Sl3型、SHl5型或非晶合金变压器等,与老产品相比,新型节能变压器的空载损耗和负载损耗均有较大幅度下降,而且重量轻、效率高,又节能;表-1为S11~SHl5型油浸式变压器的相关参数:
(单位:kVA)
空载损耗/负载损耗 (单位:kW)
S11
S13
SH15
800
0.98/7.5
0.7/7.5
0.38/7.5
1000
1.15/10.3
0.83/10.3
0.45/10.3
1250
1.36/12
0.97/12
0.53/12
1600
1.64/14.5
1.17/14.5
0.63/14.5
表-1:S11~SHl5型油浸式变压器相关参数
(2)选择变压器的容量和台数时,应结合考虑变压器的投入和运行成本,根据负荷容量选择匹配的变压器,并考虑留给变压器一定的裕量,使其大部分负荷时间运行在最佳负载率(70%~80%)范围内,能在高效低损耗区域内运行;
(3)合理分配变压器负荷,控制变压器运行时间。例如南方地区的中央空调系统(拟配置5台单机容量为1600kVA的S11型油浸式变压器)属于季节性负荷,如果单独对空调负荷配置变压器,对其供配电系统随季节性进行灵活切换,每年仅减少变压器空载运行的时间为Δt=5160(h)。因此减少变压器的空载运行能节省42312(kW·h)。按目前电价0.7元/度计算,不仅每年能节省29618.4元(RMB)电费,而且可以减少变压器的无功损耗和变压器的维护费用。因此,合理配置变压器的技术措施,每年带来相当可观的节能效果。
二、降低供配电线路的损耗
供配电线路损耗主要是线路自身的电阻发热引起的,以热量的形式损失:
ΔP=3I2R
式中:ΔP -三相输电线路的功率损耗(W);I -线电流(A);R -线路相电阻( )。
由公式可知,线路损耗与经过导线的电流的平方、电阻均成正比关系。因此,可从以下几个方面解决线路损耗实现降耗节能,具体详见表-2:
序号
降低线路损耗的技术措施
备  注
1
选用电阻率较小的导线,降低导线的电阻
可选择铜导体
2
优化线路布局,尽量减少导体长度。相应的变配电所尽量靠近负荷聚集的中心地区,且控制低压线路的供电半径≤200m;负荷密集的地区≤100m;负荷中等密集的地区≤150m;少负荷的地区≤250m
因线路本身有电阻,会引起线路发热的损耗
3
适当增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量、热稳定、保护配合及电压下降等要求下,可以加大一级导线截面
可以延长导线的寿命和降低用电火灾危险
4
优化供配电网结构。在满足布局及安全条件下,将负荷按系统进行归类,合理切换供配电负荷开关
可减少不必要的线路损耗
表-2 降低供配电损耗的技术措施
三、提高系统功率因数
供配电系统中有功功率P、无功功率Q及视在功率S的关系为S=(P2+Q2)½,功率因数COSφ=P/S。当供配电系统中有电感设备时都会产生滞后的无功功率Q,需要从系统中引入超前的无功功率相抵消。可采取的措施详见表-3:
序号
提供功率因数的方法
备  注
1
选择功率因数高的设备
降低补偿难度
2
装设无功功率补偿设备
可采用集中补偿、就地补偿
表-3 提高功率因数的方法
四、谐波的危害和抑制
在供配电系统中,由于非线性电气设备投入运行产生谐波,对电网和用电设备都危害大。谐波不仅会对电子和通信设备产生干扰,还会使电气设备的效率降低,发热增加,从而使绝缘介质加速老化,缩短使用寿命。因此,抑制谐波、减小谐波电流引起的电能损耗对电气节能来说有着重要的意义。目前,用于供配电系统抑制和治理谐波的方法有详见表-4:
序号
谐波的抑制措施
备  注
1
尽量选用谐波电流较小的设备
减少谐波损害
2
成套设备应装设谐波抑制设备,所产生的谐波电流不应超过国家标准或行业标准的规定
保证电能质量及设备安全
3
从电源电压、线路阻抗、负荷特性等方面人手,改善供电系统的三相不平衡度
可有效减少3次谐波的产生
4
装设有源滤波或无源滤波设备,减少谐波的含量
装设有源滤波的效果更好
表-4 谐波抑制的方法及措施
五、平衡三相负荷
在供配电系统的低压线路中长期存在三相负荷不平衡的现象,对供配电网络系统造成一系列的危害,主要表现在变压器等设备将受到安全威胁、增加供配电网络系统中相线及零线的电能损耗及影响用电设备的正常运转。为有效降低电网系统中三相负荷不平衡导致的用电能耗,应及时调整相应的三相负荷,使其不平衡度能符合下述相关规定和规程,具体详见表-5:
序号
平衡三相负荷的措施
备  注
1
配电变压器出口处的电流不平衡度≤10%,干线及支线首端的电流不平衡度≤20%
保护变压器安全、正常运行
2
中性线的电流不超过额定电流的25%以及三相配电干线的各项负荷宜分配平衡
降低中性线的线路损耗
3
最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115%,最小相负荷大于三相负荷平均值的85%
降低相线的线路损耗
表-5 平衡三相负荷的措施
六、结束语
供配电节能技术措施主要集中在变压器节能、线路损耗、提高系统功率因数、谐波抑制及平衡三相负荷等方面进行,对提高电能利用、节约能源、促进经济可持续发展和建设节约型社会有重要的意义。
[1] 节电技术与节电工程[M].北京:中国电力出版社,1999
[2] 任元会.工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005
[3] 李景禄.实用配电网技术.北京:中国水利水电出版社,2006
[4] 杨岳.供配电技术.北京:科学出版社,2007
[5] 翁双安.供配电工程设计指导.北京:机械工业出版社,2008
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